本发明属于镍铬合金
技术领域：
，具体涉及一种镍铬合金添加剂及其制备方法。
背景技术：
：镍铬合金具有高强度和抗腐蚀性，与铁和镍组成的合金俗称不锈钢。常用于制作切削工具以及电炉、电烙铁、电熨斗等的电热元件。但目前的镍铬合金韧度低、容易断裂。镍铬合金在熔炼过程中，合金元素的加入方式，经历了加入纯金属、中间合金、金属添加剂几个技术发展阶段。纯金属的加入，往往造成合金熔体温度超过工艺允许温度，造成熔体质量差，合金性能不达标；使用中间合金具有操作简便、加入量准确、合金成分便于控制等优点，但是也存在生产阶段存在能耗高、损烧大、冶金质量差、成本高以及污染环境等缺点。金属添加剂保持了中间合金熔点较低、金属元素含量高等优点，又克服了中间合金的一些缺点，得到越来越广泛的应用。但是，现在市面上适合于镍铬合金的添加剂还比较少，不能满足我国钢铁工业的发展。技术实现要素：本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种镍铬合金添加剂及其制备方法，能够显著提高镍铬合金的耐热性、抗氧化性以及抗压强度，并能显著降低冶炼镍铬合金的耗电量。实现本发明目的的技术方案为：一种镍铬合金添加剂，主要由如下重量份的原料制得：镍粉30-45份、铬粉10-16份、硅粉2-7份、铁粉0.2-2.2份、铝粉0.6-2.6份、增强剂0.3-0.9份、表面活性剂0.3-0.8份、粘结剂0.1-0.5份、助熔剂0.2-1.2份、抗氧化剂0.1-0.5份和缓蚀剂0.1-0.7份。进一步地，所述镍铬合金添加剂主要由如下重量份的原料制得：镍粉32-40份、铬粉11-15份、硅粉3-6份、铁粉0.4-2份、铝粉1.2-2.4份、增强剂0.4-0.8份、表面活性剂0.4-0.7份、粘结剂0.2-0.4份、助熔剂0.5-0.9份、抗氧化剂0.2-0.4份和缓蚀剂0.2-0.6份。进一步地，所述镍铬合金添加剂主要由如下重量份的原料制得：镍粉35份、铬粉12份、硅粉5份、铁粉1.5份、铝粉2份、增强剂0.5份、表面活性剂0.5份、粘结剂0.3份、助熔剂0.6份、抗氧化剂0.3份和缓蚀剂0.5份。进一步地，所述增强剂为硼酸镁晶须。进一步地，所述表面活性剂为油酸、壬基酚聚氧乙烯醚或甲基丙烯酸十八酯中的一种或两种以上。进一步地，所述粘结剂由如下重量百分比的组分混合而成：碳化钨42-55％和瓜尔胶15-23％，余量为水。进一步地，所述助熔剂为溴化锂或氧化钙。进一步地，所述抗氧化剂为磷酸和二甲基酮肟以重量份比为1:4混合而成。进一步地，所述缓蚀剂为磷酸酯。本发明还提供一种镍铬合金添加剂的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)按重量份称取上述原料，备用；(2)将所述镍粉、铬粉，铁粉和铝粉粉碎至粒度为130-180目后，放入反应釜中加热至750-850℃，并混合搅拌均匀，然后自然冷却至30-45℃；(3)在步骤(2)获得的原料中次加入硅粉、表面活性剂、粘结剂、助熔剂、抗氧化剂和缓蚀剂，再加入35-45份的去离子水混配，缓慢升温至250-320℃后，在40-50rad/min的转速下搅拌55-65min，冷却至50-80℃；(4)将步骤(3)混配得到的混合物在温度为130-150℃、压强为50-60MPa下压制成圆饼或颗粒；(5)将步骤(4)得到的圆饼或颗粒放入干燥器内，在180-250℃的温度下干燥40-80min，得到本发明的镍铬合金添加剂。本发明部分原料的功能介绍如下：硼酸镁晶须是白色固体粉末，其具有轻量化、高强度、高弹性模量、高硬度、耐高温、耐腐蚀以及良好的机械强度等优异性能，硼酸镁晶须的主要用途是作为材料增强体。油酸为无色油状液体，是一种阴离子表面活性剂，碳链长度与硬脂酸相同。壬基酚聚氧乙烯醚是以壬基酚和环氧乙烷在催化剂作用下缩合反应的非离子表面活性剂，具有各种不同的亲水亲油平衡值，其有良好的渗透、乳化、分散、抗酸、抗碱、抗硬水、抗还原和抗氧化能力；常温下，壬基酚为无色或淡黄色液体，略带苯酚气味，不溶于水；壬基酚聚氧乙烯醚是壬基酚的衍生物，烷基酚聚氧乙烯醚类化合物，是广泛使用的非离子表面活性剂的主要代表。甲基丙烯酸十八酯是一种白色固体，无刺激性气味，温度不会影响其的吸附平衡时间，温度升高有利于表面活性剂的吸附。碳化钨是一种由钨和碳组成的化合物，为黑色六方晶体，有金属光泽，碳化钨的性质稳定，碳化钨粉应用于硬质合金生产材料的粘结剂。瓜尔胶是一种水溶性高分子聚合物，其化学名称为瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵，其水溶液无味、无臭、无毒、呈中性，并具有高黏性，由于溶液中含有少量的纤维和纤维素，呈淡灰色半透明状。溴化锂是白色粉末或粒状晶体，属立方晶系，无色透明或淡黄色液体，能够与矿物中的杂质结合成渣而与金属分离，以达到熔炼或精炼的目的。氧化钙是一种无机化合物，俗名生石灰，物理性质是表面白色粉末，不纯者为灰白色，含有杂质时呈淡黄色或灰色，具有吸湿性，一般指能降低其物质的软化、熔化或液化温度的物质。在冶金学中，氧化钙能降低其物质的软化、熔化或液化温度的物质，与矿物中的杂质结合成渣而与金属分离，以达到熔炼或精炼的目的，是一种碱性助熔剂。磷酸为白色固体，大于42℃时为无色粘稠液体，处理金属表面，在金属表面生成难溶的磷酸盐薄膜，以保护金属免受腐蚀，能够与金属离子络合，钝化催化氧化作用，可以增强抗氧化剂的作用。二甲基酮肟又称为丙酮肟，是一种肟类化合物，具有较强的还原性，常温下为白色片状结晶，熔点为60～61℃，易溶于水、醇、醚、酮、烃、石油醚等有机溶剂，是以羟胺和羰基化合物以缩合反应而制得的新型锅炉水除氧剂，有较强的还原性，有似水合氯醛气味，在空气中挥发很快，呈中性反应，在稀酸中易水解。能快速降低水中的溶解氧，在金属钢材表面形成良好的磁性氧化物保护膜，防止氧腐蚀，并对金属表面起到缓蚀和钝化的作用，且具有用量少、无毒、排放无污染等优点。磷酸酯的分子结构中的有效部位能够与金属表面发生比较完全的螯合反应，并且由于螯合与沉淀两种效应的协同作用，在金属表面能形成较致密的保护膜，缓蚀效果好。本发明的镍铬合金添加剂及其制备方法具有以下优点：1、本发明的镍铬合金添加剂能够用于目前通用的镍铬合金制造生产工艺，所述镍粉、铬粉、硅粉、铁粉和铝粉能促进镍铬合金元素的吸收。所述硼酸镁晶须具有优良的力学性能，其成型精度高的性能应用在镍铬合金中，能使镍铬合金材料力学性能显著提高。在镍铬合金制备作过程中，随着镍不断溶解在水中，水的硬度逐渐升高，采用具有乳化性的油酸、壬基酚聚氧乙烯醚或甲基丙烯酸十八酯中的一种或两种以上作为表面活性剂，使本发明的添加剂具有良好的抗硬水性，还能够降起到润滑作用，以降低合金元素的摩擦系数；采用碳化钨、瓜尔胶和水混合而成的混合液作为粘结剂，使本添加剂能够将镍铬合金材料粘结牢固，并能使镍铬合金具备优异的抗剪切强度和抗冲击特性。所述溴化锂或氧化钙作为助熔剂能够与镍铬合金原料中的杂质结合成渣而与金属分离，降低合金元素的熔化温度，以达到熔炼或精炼镍铬合金的目的；镍在空气中非常容易被氧化，采用磷酸和二甲基酮肟以重量份比为1:4混合而成的混合料作为抗氧化剂，所述磷酸能够增强所述二甲基酮肟的抗氧化性，二者结合使用能使所述镍铬合金表面形成一层致密氧化膜，以增强镍铬合金的防腐能力。另外，添加磷酸酯能够在镍铬合金表面形成较致密的保护膜，以进一步提高抗氧防腐的作用。综上，本发明的镍铬合金添加剂能够显著提高镍铬合金的耐热性、抗氧化性、表面光滑性以及抗压强度，并能降低合金元素的熔化温度，进而显著降低冶炼的耗电量。2、本发明的镍铬合金添加剂选用的原料种类少，制备工艺简单，制备过程中不产生危害环境的废水、废气、废渣，具有环境友好的特点。具体实施方式下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。除特别说明外，本发明的原料的重量份为每份1kg。实施例1一种镍铬合金添加剂，主要由如下重量份的原料制得：镍粉30份、铬粉10份、硅粉2份、铁粉0.2份、铝粉0.6份、硼酸镁晶须增强剂0.3份、油酸表面活性剂0.3份、由碳化钨42％、瓜尔胶15％和余量的水混合而成的粘结剂0.1份、溴化锂助熔剂0.2份、由磷酸与二甲基酮肟以重量份比为1:4混合而成抗氧化剂0.1份和磷酸酯缓蚀剂0.1份。本实施例还提供一种镍铬合金添加剂的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)按重量份称取上述原料，备用；(2)将所述镍粉、铬粉，铁粉和铝粉粉碎至粒度为130目后，放入反应釜中加热至750℃，并混合搅拌均匀，然后自然冷却至30℃；(3)在步骤(2)获得的原料中次加入硅粉、硼酸镁晶须增强剂、油酸表面活性剂、粘结剂、溴化锂助熔剂、磷酸与二甲基酮肟以重量份比例1:4混合而成的抗氧化剂以及磷酸酯缓蚀剂，再加入35份的去离子水混配，缓慢升温至250℃后，在40rad/min的转速下搅拌55min，冷却至50℃；所述粘结剂按如下重量百分比的组分混合而成：碳化钨42％和瓜尔胶15％，余量为水；(4)将步骤(3)混配得到的混合物在温度为130℃、压强为50MPa下压制成圆饼；(5)将步骤(4)得到的圆饼放入干燥器内，在180℃的温度下干燥40min，得到本发明的镍铬合金添加剂。实施例2一种镍铬合金添加剂，主要由如下重量份的原料制得：镍粉45份、铬粉16份、硅粉7份、铁粉2.2份、铝粉2.6份、硼酸镁晶须增强剂0.9份、壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂0.8份、由碳化钨55％、瓜尔胶23％和余量的水混合而成的粘结剂0.5份、氧化钙助熔剂1.2份、磷酸与二甲基酮肟以重量份比为1:4混合而成的抗氧化剂0.5份和磷酸酯缓蚀剂0.7份。本实施例还提供一种镍铬合金添加剂的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)按重量份称取上述原料，备用；(2)将所述镍粉、铬粉，铁粉和铝粉粉碎至粒度为180目后，放入反应釜中加热至850℃，并混合搅拌均匀，然后自然冷却至45℃；(3)在步骤(2)获得的原料中依次加入硅粉、硼酸镁晶须增强剂、壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂、粘结剂、氧化钙助熔剂、由磷酸与二甲基酮肟以重量份比例1:4混合而成的抗氧化剂以及磷酸酯缓蚀剂，再加入45份的去离子水混配，缓慢升温至320℃后，在50rad/min的转速下搅拌65min，冷却至80℃；所述粘结剂按如下按重量百分比的组分混合而成：碳化钨55％和瓜尔胶23％，余量为水。(4)将步骤(3)混配得到的混合物在温度为150℃、压强为60MPa下压制成颗粒；(5)将步骤(4)得到的颗粒放入干燥器内，在250℃的温度下干燥80min，得到本发明的镍铬合金添加剂。实施例3一种镍铬合金添加剂，主要由如下重量份的原料制得：镍粉32份、铬粉11份、硅粉3份、铁粉0.4份、铝粉1.2份、硼酸镁晶须增强剂0.4份、甲基丙烯酸十八酯表面活性剂0.4份、由碳化钨42％、瓜尔胶15％和余量的水混合而成的粘结剂0.2份、溴化锂助熔剂0.5份、磷酸与二甲基酮肟以重量份比为1:4混合而成的抗氧化剂0.2份和磷酸酯缓蚀剂0.2份。本实施例还提供一种镍铬合金添加剂的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)按重量份称取上述原料，备用；(2)将所述镍粉、铬粉，铁粉和铝粉粉碎至粒度为130目后，放入反应釜中加热至750℃，并混合搅拌均匀，然后自然冷却至30℃；(3)在步骤(2)获得的原料中次加入硅粉、硼酸镁晶须增强剂、粘结剂、溴化锂助熔剂、由磷酸与二甲基酮肟以重量份比例1:4混合而成的抗氧化剂以及磷酸酯缓蚀剂，再加入35份的去离子水混配，缓慢升温至250℃后，在40rad/min的转速下搅拌55min，冷却至50℃；所述粘结剂按如下重量百分比的组分混合而成：碳化钨42％和瓜尔胶15％，余量为水；(4)将步骤(3)混配得到的混合物在温度为130℃、压强为50MPa下压制成颗粒；(5)将步骤(4)得到的颗粒放入干燥器内，在180℃的温度下干燥40min，得到本发明的镍铬合金添加剂。实施例4一种镍铬合金添加剂，主要由如下重量份的原料制得：镍粉40份、铬粉15份、硅粉6份、铁粉2份、铝粉2.4份、硼酸镁晶须增强剂0.8份、油酸与壬基酚聚氧乙烯醚混合组成的表面活性剂0.7份、由碳化钨55％、瓜尔胶23％和余量的水混合而成的粘结剂0.4份、氧化钙助熔剂0.9份、由磷酸和二甲基酮肟以重量份比为1:4混合而成的抗氧化剂0.4份和磷酸酯缓蚀剂0.6份。本实施例还提供一种镍铬合金添加剂的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)按重量份称取上述原料，备用；(2)将所述镍粉、铬粉，铁粉和铝粉粉碎至粒度为180目后，放入反应釜中加热至850℃，并混合搅拌均匀，然后自然冷却至45℃；(3)在步骤(2)获得的原料中次加入硅粉、硼酸镁晶须增强剂、油酸与壬基酚聚氧乙烯醚混合组成的表面活性剂、粘结剂、氧化钙助熔剂、由磷酸与二甲基酮肟以重量份比例1:4混合而成的抗氧化剂以及磷酸酯缓蚀剂，再加入45份的去离子水混配，缓慢升温至320℃后，在50rad/min的转速下搅拌65min，冷却至80℃；所述粘结剂按如下重量百分比的组分混合而成：碳化钨55％和瓜尔胶23％，余量为水；(4)将步骤(3)混配得到的混合物在温度为150℃、60MPa下压制成圆饼；(5)将步骤(4)得到的圆饼放入干燥器内，在180-250℃的温度下干燥80min，得到本发明的镍铬合金添加剂。实施例5一种镍铬合金添加剂，主要由如下重量份的原料制得：镍粉35份、铬粉12份、硅粉5份、铁粉1.5份、铝粉2份、硼酸镁晶须增强剂0.5份、壬基酚聚氧乙烯醚与甲基丙烯酸十八酯混合组成的表面活性剂0.5份、由碳化钨45％、瓜尔胶20％和余量的水混合而成的粘结剂0.3份、溴化锂助熔剂0.6份、由磷酸与二甲基酮肟以重量份比为1:4混合而成的抗氧化剂0.3份和磷酸酯缓蚀剂0.5份。本实施例还提供一种镍铬合金添加剂的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)按重量份称取上述原料，备用；(2)将所述镍粉、铬粉，铁粉和铝粉粉碎至粒度为150目后，放入反应釜中加热至800℃，并混合搅拌均匀，然后自然冷却至35℃；(3)在步骤(2)获得的原料中次加入硅粉、硼酸镁晶须增强剂、壬基酚聚氧乙烯醚与甲基丙烯酸十八酯混合组成的表面活性剂、粘结剂、溴化锂助熔剂、由磷酸与二甲基酮肟以重量份比例1:4混合而成的抗氧化剂以及磷酸酯缓蚀剂，再加入40份的去离子水混配，缓慢升温至300℃后，在45rad/min的转速下搅拌60min，冷却至70℃；所述粘结剂按如下重量百分比的组分混合而成：碳化钨45％和瓜尔胶20％，余量为水；(4)将步骤(3)混配得到的混合物在温度为140℃、压强为55MPa下压制成颗粒；(5)将步骤(4)得到的颗粒放入干燥器内，在220℃的温度下干燥60min，得到本发明的镍铬合金添加剂。申请人还对本发明镍铬合金添加剂的应用效果进行了实验，实验数据如下：实验组1-5在制备镍铬合金时分别加入本发明实施例1-5的镍铬合金添加剂，制备方法为常规的镍铬合金制备方法。对照组在制备镍铬合金时未使用添加剂，制备方法与实验组相同。下表1是实验组1-5和对照组制得的镍铬合金的性能表以及冶炼1吨镍铬合金的耗电量。表1添加剂屈服强度抗拉强度耐热温度抗氧化性耗电量实验组1实施例1375MPa524MPa1300℃优4200KWh实验组2实施例2376MPa539MPa1310℃优4250KWh实验组3实施例3375MPa487MPa1380℃优4300KWh实验组4实施例4374MPa556MPa1330℃优4320KWh实验组5实施例5382MPa560MPa1340℃优4340KWh对照组未使用309MPa459MPa1010℃一般4700KWh从表1可以看出，本实验组的镍铬合金的力学性能均优于对照组，如采用实验组1的方法冶炼出的镍铬合金屈服强度和抗拉强度分别比对照组高66MPa、65MPa；耐热温度比对照组高290℃；冶炼1吨硅锰合金锰的耗电量比对照组降低500KWh，并且使用本发明的添加剂镍铬合金具有较优的抗氧化性。说明在冶炼镍铬合金时加入本发明的镍铬合金添加剂，能够显著提高镍铬合金的耐热性、抗氧化性以及抗拉强度，使镍铬合金具有抗氧化性，并能降低合金元素的熔化温度，进而显著降低冶炼的耗电量。上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。当前第1页1 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